Todas as superfícies e interfaces no ambiente marinho são suscetíveis à colonização biológica, um processo conhecido como bioincrustação (biofouling). Este fenómeno acarreta desafios ecológicos e económicos significativos, afetando indústrias e infraestruturas marinhas. As soluções convencionais contra a bioincrustação dependem predominantemente de revestimentos bioativos químicos, muitos dos quais causam efeitos ambientais prejudiciais, como toxicidade para organismos não-alvo e a perturbação de ecossistemas marinhos. Em contrapartida, a natureza desenvolveu estratégias sofisticadas para combater a bioincrustação. Certos organismos marinhos — como ascídias, corais e algas — previnem efetivamente a colonização (epibiose) por meio de mecanismos que podem envolver defesas químicas, produzindo compostos bioativos que repelem espécies incrustantes. Compreender estes mecanismos naturais oferece um caminho promissor para desenvolver tecnologias antiincrustantes ecologicamente relevantes que mitiguem a bioincrustação enquanto preservam os ecossistemas marinhos.

Através da monitorização da bioincrustação no Porto de Leixões, onde o CIIMAR está baseado, observámos que indivíduos das espécies de ascídias Ciona sp. e Clavelina sp. exibem túnicas livres de epibiose, enquanto os das espécies Molgula sp. e Styela sp. apresentam superfícies colonizadas. Estas observações fundamentaram o FOULPROOF, um projeto exploratório que visa descobrir os mecanismos biológicos e químicos que permitem a certas ascídias resistir à bioincrustação. Hipotetizamos que o controlo da epibiose em algumas espécies de ascídias é mediado por pequenas moléculas produzidas pelas comunidades microbianas simbióticas especializadas que existem nas suas túnicas.
Estudos recentes baseados em “ómicas” sugerem que algumas espécies enriquecem as suas comunidades microbianas com simbiontes capazes de sintetizar compostos bioativos. Contudo, a ligação entre a composição do microbioma e os perfis metabolómicos dessas comunidades permanece inexplorada, especialmente no contexto da resistência à bioincrustação. O FOULPROOF procura preencher esta lacuna elucidando as interacções entre o microbiota das ascídias, a produção de metabolitos e as estratégias anti-incrustantes naturais.

Este projeto visa gerar e integrar conjuntos de dados independentes de alta resolução, a diferentes níveis biológicos, para descobrir a composição microbiana e a diversidade de metabolitos nas túnicas de ascídias. Especificamente, procura: i) caracterizar as comunidades microbianas que habitam túnicas de ascídias colonizadas e não-colonizadas através de sequenciação metagenómica; ii) identificar e analisar a expressão dos clusters de genes biossintéticos de metabolitos secundários (BGCs) no microbiota da túnica usando análises metagenómicas e metatranscriptómicas; iii) comparar a diversidade de metabolitos entre espécies de ascídias através de técnicas de metabolómica, revelando potenciais compostos anti-incrustantes.

O FOULPROOF emprega uma estratégia metagenómica, metatranscriptómica e metabolómica para correlacionar taxa microbianos e BGCs ligados à produção de metabolitos, revelando os seus papéis ecológicos e potencial biotecnológico.
Os resultados do FOULPROOF avançarão a compreensão dos mecanismos anti-incrustantes mediados pelo microbioma em ascídias, com implicações diretas para a ecologia marinha, biotecnologia e desenvolvimento de tecnologias de antifouling. O conhecimento adquirido irá: i) desvendar o papel da microbiota simbiótica na modulação da resistência à bioincrustação; ii) identificar compostos naturais anti-incrustantes com potenciais aplicações em revestimentos marinhos ecológicos; iii) fornecer uma estrutura funcional para estudar o controlo da epibiose, facilitando a investigação futura em ecologia química e interacções microbianas.
O projeto será conduzido por uma equipa interdisciplinar em ecologia da bioincrustação marinha e antifouling (JRA), química de produtos naturais (PNL, AR), metagenómica e bioinformática (AR), e ecologia molecular de ascídias (AM). A sua experiência combinada garante uma abordagem robusta para alcançar os objetivos do FOULPROOF.
O impacto do projeto será maximizado através de uma gestão de dados e disseminação de acesso aberto. Os conjuntos de dados gerados serão depositados em repositórios públicos, e as descobertas serão comunicadas através de publicações revisadas por pares, conferências internacionais e actividades de divulgação. Em suma, ao investigar o papel dos simbiontes microbianos e os seus metabolitos na resistência à bioincrustação, o FOULPROOF procura contribuir para a investigação em ecologia química marinha e abrir caminho para o desenvolvimento de tecnologias anti-incrustantes sustentáveis. No final deste projeto exploratório, estaremos em condições de determinar se a epibiose de ascídias pode ser estudada a partir de uma perspectiva de pequenas moléculas ou se mecanismos alternativos devem ser considerados.